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Erschienen in: Journal of Orofacial Orthopedics / Fortschritte der Kieferorthopädie 6/2019

02.10.2019 | Original Article

Effect of in vitro aging by water immersion and thermocycling on the mechanical properties of PETG aligner material

verfasst von: Benjamin A. Ihssen, Jan H. Willmann, Amr Nimer, Dieter Drescher

Erschienen in: Journal of Orofacial Orthopedics / Fortschritte der Kieferorthopädie | Ausgabe 6/2019

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Abstract

Purpose

The mechanical properties of orthodontic aligners made from thermoplastic polymers decrease over time in the intraoral milieu. However, there is a lack of information on this topic in the literature. Thus, the elastic properties of polyethylene terephthalate glycol (PETG) aligner films were investigated in vitro under extreme temperature changes simulated by thermocycling, environmental temperature and water absorption.

Materials and methods

A total of 60 specimens made from PETG aligner films (CA Clear Aligner, Scheu Dental, Iserlohn, Germany) were divided into three groups (immersed in distilled water, subjected to accelerated ageing by thermocycling, control). These groups were again divided and tensile testing was performed for all groups at 22 and at 37 °C. Young’s modulus (E), 0.2% offset yield strength (Rp02) and ultimate tensile strength (UTS) were evaluated. Water absorption was determined using an analytical scale.

Results

All treated specimens showed water absorption, whereby specimens that were thermocycled absorbed 48% more water than the immersed ones. Young’s modulus and UTS were significantly lower for all three groups at 37 °C compared to the corresponding groups tested at 22 °C. Thermocycled and immersed groups showed a significantly lower Young’s modulus compared to the control group tested at the same temperature. The mean Rp02 was statistically different when comparing the control group tested at 22 °C to the one tested at 37 °C.

Conclusions

The results of this study add to the understanding of the clinically well-known degradation of orthodontic aligners during wear time. Extreme alternating temperatures along with warming up to intraoral temperature and water absorption can reduce the material’s Young’s modulus and may therefore promote a decrease of resulting orthodontic forces.
Literatur
2.
Zurück zum Zitat Alexandropoulos A, Al Jabbari YS, Zinelis S, Eliades T (2015) Chemical and mechanical characteristics of contemporary thermoplastic orthodontic materials. Aust Orthod J 31(2):165–170PubMed Alexandropoulos A, Al Jabbari YS, Zinelis S, Eliades T (2015) Chemical and mechanical characteristics of contemporary thermoplastic orthodontic materials. Aust Orthod J 31(2):165–170PubMed
4.
Zurück zum Zitat Barany TTC (2003) Effect of thermal ageing on fracture characteristics of an amorphous copolyester (PETG). Int J Polym Sci 31(1):381–385 Barany TTC (2003) Effect of thermal ageing on fracture characteristics of an amorphous copolyester (PETG). Int J Polym Sci 31(1):381–385
5.
Zurück zum Zitat Barany T, Földes E, Czigany T (2007) Effect of thermal and hygrothermal aging on plane stress toughness of ployethylene terephthylate sheets. Express Polym Lett 1(3):180–187CrossRef Barany T, Földes E, Czigany T (2007) Effect of thermal and hygrothermal aging on plane stress toughness of ployethylene terephthylate sheets. Express Polym Lett 1(3):180–187CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Chen Y, Lin Z, Yang S (1998) Plasticization and crystallization of Polyethylne Tereptherlate induced by water. J Therm Anal Calorim 52:565–568CrossRef Chen Y, Lin Z, Yang S (1998) Plasticization and crystallization of Polyethylne Tereptherlate induced by water. J Therm Anal Calorim 52:565–568CrossRef
13.
Zurück zum Zitat de Almeida Pdel V, Gregio AM, Machado MA, de Lima AA, Azevedo LR (2008) Saliva composition and functions: a comprehensive review. J Contemp Dent Pract 9(3):72–80CrossRef de Almeida Pdel V, Gregio AM, Machado MA, de Lima AA, Azevedo LR (2008) Saliva composition and functions: a comprehensive review. J Contemp Dent Pract 9(3):72–80CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Deutsches Institut für Normung (2012) Kunststoffe – Bestimmung der Zugeigenschaften – Teil 1: Allgemeine Grundsätze (ISO 527-1:2012). Beuth Verlag GmbH, Berlin (Deutsche Fassung EN ISO 527-1:2012 (Polymers—Determination of tensile properties—Part 1: Gerneral principals (ISO 527-1:2012); German Version EN ISO 527-1:2012)) Deutsches Institut für Normung (2012) Kunststoffe – Bestimmung der Zugeigenschaften – Teil 1: Allgemeine Grundsätze (ISO 527-1:2012). Beuth Verlag GmbH, Berlin (Deutsche Fassung EN ISO 527-1:2012 (Polymers—Determination of tensile properties—Part 1: Gerneral principals (ISO 527-1:2012); German Version EN ISO 527-1:2012))
16.
Zurück zum Zitat DIN Deutsches Istitut für Normung e. V. (2012) Kunststoffe – Bestimmung der Zugeigenschaften – Teil 2: Prüfbedingungen für Form- und Extrusionsmassen (ISO 527-2:2012). Beuth Verlag GmbH, Berlin (Deutsche Fassung EN ISO 527-2:2012 (Polymers—Determination of tensile properties—Part 2: Testing conditions for moulding and extrusion materials (ISO 527-2:2012); German version EN ISO 527-2:2012)) DIN Deutsches Istitut für Normung e. V. (2012) Kunststoffe – Bestimmung der Zugeigenschaften – Teil 2: Prüfbedingungen für Form- und Extrusionsmassen (ISO 527-2:2012). Beuth Verlag GmbH, Berlin (Deutsche Fassung EN ISO 527-2:2012 (Polymers—Determination of tensile properties—Part 2: Testing conditions for moulding and extrusion materials (ISO 527-2:2012); German version EN ISO 527-2:2012))
22.
Zurück zum Zitat Fang D, Zhang N, Chen H, Bai Y (2013) Dynamic stress relaxation of orthodontic thermoplastic materials in a simulated oral environment. Dent Mater J 32(6):946–951CrossRef Fang D, Zhang N, Chen H, Bai Y (2013) Dynamic stress relaxation of orthodontic thermoplastic materials in a simulated oral environment. Dent Mater J 32(6):946–951CrossRef
23.
Zurück zum Zitat Gale MS, Darvell BW (1999) Thermal cycling procedures for laboratory testing of dental restorations. J Dent 27(2):89–99CrossRef Gale MS, Darvell BW (1999) Thermal cycling procedures for laboratory testing of dental restorations. J Dent 27(2):89–99CrossRef
31.
Zurück zum Zitat ISO International Organization for Standardization (2015) ISO/TS 11405:2015 Dentistry—Testing of adhesion to tooth structure. ISO International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland ISO International Organization for Standardization (2015) ISO/TS 11405:2015 Dentistry—Testing of adhesion to tooth structure. ISO International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland
35.
Zurück zum Zitat Krishnan V, Davidovich Z (2015) Biological mechanisms of tooth movement vol 2. John Wiley & Sons, Ltd, Chichester, United KingdomCrossRef Krishnan V, Davidovich Z (2015) Biological mechanisms of tooth movement vol 2. John Wiley & Sons, Ltd, Chichester, United KingdomCrossRef
37.
Zurück zum Zitat Nielsen LE, Landel RF (1994) Mechanical properties of polymers and composites, 2nd edn. Marcel Dekkar, Inc., New York. Nielsen LE, Landel RF (1994) Mechanical properties of polymers and composites, 2nd edn. Marcel Dekkar, Inc., New York.
43.
Zurück zum Zitat Roylance D (2008) Mechanical properties of materials. MIT Massachusetts Institute of Technology, Massachusetts, USA Roylance D (2008) Mechanical properties of materials. MIT Massachusetts Institute of Technology, Massachusetts, USA
48.
Zurück zum Zitat Sokucu O, Siso SH, Ozturk F, Nalcaci R (2010) Shear bond strength of orthodontic brackets cured with different light sources under Thermocycling. Eur J Dent 4(3):257–262CrossRef Sokucu O, Siso SH, Ozturk F, Nalcaci R (2010) Shear bond strength of orthodontic brackets cured with different light sources under Thermocycling. Eur J Dent 4(3):257–262CrossRef
49.
Zurück zum Zitat Zachrisson YO, Zachrisson BU, Buyukyilmaz T (1996) Surface preparation for orthodontic bonding to porcelain. Am J Orthod Dentofacial Orthop 109(4):420–430CrossRef Zachrisson YO, Zachrisson BU, Buyukyilmaz T (1996) Surface preparation for orthodontic bonding to porcelain. Am J Orthod Dentofacial Orthop 109(4):420–430CrossRef
Metadaten
Titel
Effect of in vitro aging by water immersion and thermocycling on the mechanical properties of PETG aligner material
verfasst von
Benjamin A. Ihssen
Jan H. Willmann
Amr Nimer
Dieter Drescher
Publikationsdatum
02.10.2019
Verlag
Springer Medizin
Erschienen in
Journal of Orofacial Orthopedics / Fortschritte der Kieferorthopädie / Ausgabe 6/2019
Print ISSN: 1434-5293
Elektronische ISSN: 1615-6714
DOI
https://doi.org/10.1007/s00056-019-00192-8

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